우주와 지구, 그리고 그 안에서 살아가는 모든 생명체와 이들을 구성하는 물질의 현상을 객관적으로 탐구하는 학문 분야다. 자연 현상의 인과관계를 수학적·논리적 언어로 정립하고, 실험과 관찰을 통해 검증 가능한 법칙을 도출하는 것을 목적으로 한다. 인문학, 사회과학과 달리 인간 내부의 정신세계나 사회 체계가 아닌, 인간을 둘러싼 객관적 '자연'을 주 연구 대상으로 삼는다.
인류가 거대한 자연 법칙을 이해하기 위해 쌓아 올린 지식의 거대한 금자탑이다. 크게 물리학, 화학, 생물학, 지구과학, 천문학 등으로 분류되며, 현대에 이르러서는 융합 연구의 활성화로 물리화학, 생화학, 지구물리학 등 학제간 경계가 허물어지고 있다. 자연과학의 정수는 '과학적 방법론'에 있다. 현대 문명을 지탱하는 공학과 의학, 그리고 기술의 발전은 모두 이 자연과학이 쌓아 올린 기초 연구의 토대 위에서 실현되었다.